一种用于微生物保存的高分子纳米纤维制备装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于微生物保存的高分子纳米纤维制备装置及方法，所述装置包括箱体9，箱体设置有门11，箱体内设置有接收基底5，在接收基底的上方设置有连接有喷嘴3的喷丝管1，喷嘴3通过导线与高压发生器6的正极或负级连接，接收基底5通过导线与高压发生器6的负级或正极连接，移动装置12与喷丝管1连接，高压发生器的负极接地，喷丝管的上端通过导线与注射泵8连接，计算机分别与注射泵8、高压发生器6和移动装置12电连接，箱体内设置有紫外灭菌灯10。本发明专利技术的装置为可为电纺丝过程提供无菌化环境，规避外源微生物的污染，简单、便捷，成本较低。解决微生物存储过程中取用困难，运输繁琐的问题，菌种储存效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种用于微生物保存的高分子纳米纤维制备装置及方法
本专利技术属于纳米纤维制备技术与微生物保存的交叉领域，具体涉及一种用于微生物保存的高分子纳米纤维制备装置及方法。
技术介绍
微生物是十分重要的生物资源，也是极为重要的工程化生产资料。一种优良的微生物种类被选育出来，必须保持其优良性状不变或尽可能减少变异，才能保证其良好的生产性能，从而长期稳定使用，或在基础研究中保证研究结果获得良好重复性。因此，微生物保存在微生物性能保持和生物合成方面具有重要的意义。微生物保存主要是根据微生物的生理、生化特性，人工创造低温、干燥、隔绝空气或氧气、缺乏营养物质等环境，可以降低微生物代谢活动，减少变异，使微生物可以长期处于“休眠”状态，抑制其繁殖能力，达到长期保存的目的(王奕峰,金子辰,吴立梦.上海预防医学,2007,19(2):87-88)。当前常用的保存微生物的方法多数是通过创造低温或超低温、干燥、真空等单独或多重条件来达到所需保存目的，最早的保存方法是传代培养，随着制冷剂、干燥机的出现，逐渐出现了新的方法，主要是冷冻保存法、干燥法、冻干法等，这三种保存方法被认为是目前保存效果最好、使用最普遍的储存手段，不仅能实现长时间保存，而且微生物复活速率和复苏率较高。在保存过程中，传代培养存在诸多缺陷。比如，传代保存时，培养基的浓度不宜过高，营养成分不宜过于丰富，尤其是碳水化合物的浓度应在可能的范围内尽量降低。培养温度通常以稍低于最适生长温度为好。若为产酸菌种，则应在培养基中添加少量碳酸钙。而且传代次数不得超过5代(祝琳.山东化工,2014,43(1):105-106)。虽然现有的菌种保存方法已经实现良好的保存效果，但同时也对储藏设备和操作技术提出更高的要求，能源和资源负担加重，导致一些偏远地区不能有效保存菌种。同时，液体形式的微生物存储往往存在较大的运输及制备困难，大大限制了微生物的广泛应用，因此开发新的固体基质的微生物存储方法具有十分重大的意义。从1934年Formhals申请第一个静电纺丝专利以来，静电纺丝技术日益得到人们的重视，所得到的纤维因其直径小、各向异性、比表面积大、孔隙率高、精细程度一致，均一性高与长径比大等优点，使其在过滤材料、生物医学工程、电学和光学、催化剂载体材料等领域都有研究和应用(XuejunXin,MohammadHussain,JeremyJ.Mao.Biomaterials,2007,28(26):316-325)。目前，用于静电纺丝的聚合物已有数十种，其中包括天然或合成聚合物。几乎所有的可溶性或可熔性聚合物制备的纤维都可加工成不同形状、不同尺寸，且通过对添加剂种类和含量的调整，可达到预期的结果，添加剂种类也从简单的炭黑颗粒到复杂的生物物质如酶、病毒和细菌等(GreinerA,WendorffJ.AngewandteChemieInternationalEdition,2007,46(30):5670-5703)。其中，微生物/聚合物复合纤维作为一种新型的生物学材料更是引起了研究者极大的兴趣。Salalha等人(SalalhaW,KuhnJ,DrorY,etal.Nanotechnology,2006,17(18):4675-4681)将细菌封装在聚乙烯醇(PVA)纳米纤维中，制备出具有生物活性的纳米纤维，结果表明，细菌和病毒可以在纺丝过程中存活，在制成干燥的膜后仍可维持数月的活性。此外，Gensheimer等(GensheimerM,BeckerM,Bris-HeepA,etal.AdvancedMaterials,2007,19(18):2480-2482)通过电纺聚乙烯醇(PVA)细菌悬液以及聚氧化乙烯(PEO)细菌悬液实现对大肠杆菌和白色葡萄球菌的封装，实验结果显示由聚合物和细菌组成的纤维织物并未完全丧失生物活性功能，细菌仍可以存活，但大肠杆菌室温存储时间仅为1h左右。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服传统纺丝装置易受外界条件干扰的弊端，提供一种能规避环境中外源微生物的污染的用于微生物保存的高分子纳米纤维制备装置。本专利技术的第二个目的是提供一种用于微生物保存的高分子纳米纤维制备方法。本专利技术的技术方案概述如下：一种用于微生物保存的高分子纳米纤维制备装置，包括箱体9，箱体设置有门11，箱体内设置有接收基底5，在接收基底的上方设置有连接有喷嘴3的喷丝管1，喷嘴3通过导线与高压发生器6的正极或负级连接，接收基底5通过导线与高压发生器6的负级或正极连接，移动装置12与喷丝管1连接，高压发生器的负极接地，喷丝管的上端通过导线与注射泵8连接，计算机分别与注射泵8、高压发生器6和移动装置12电连接，箱体内设置有紫外灭菌灯10。基底为包裹铝箔的玻璃片、包裹铝箔的硅片、铁板、铜板、锡板、金板、银板、铬板或锰板。所述喷嘴为一根磨平的注射器针头或商用同轴或三轴的纺丝针头。所述箱体的材料为透明或半透明的塑料、透明或半透明的玻璃。所述箱体的形状为立方体、圆柱体或不规则体。一种用于微生物保存的高分子纳米纤维制备方法，包括以下步骤：1)将微生物母液接种于培养液中，培养至对数中后期或稳定期，得到微生物原液，置于4℃保存；2)按质量比为5-100：1的比例，将水溶性高分子聚合物和添加剂溶解于所述培养液中，使水溶性高分子聚合物的浓度为3％-50％，搅拌1-24h，配制成分散均匀的高分子溶液；3)将所述高分子溶液、喷嘴、高纯水、喷丝管和枪头置于灭菌锅中进行灭菌处理；4)按质量比为1-50：50-99的比例，将步骤2)获得的微生物原液与灭菌后的高分子溶液混合，25-40℃恒温震荡培养1-24h，得到活性高分子混合液；5)向上述用于微生物保存的高分子纳米纤维制备装置的箱体9内喷入医用酒精，关闭门11，开启紫外灭菌灯10灭菌10-30min；6)将所述活性高分子混合液通过注射泵8通入灭菌后喷丝管1中，喷嘴与接收基底5的距离调控为5-30cm，施加电压5-50kV，进行电纺，得到用于微生物保存的高分子纳米纤维。所述微生物为细菌、真菌或病毒。所述水溶性高分子聚合物数均分子量为25000-300000的聚乙烯醇、数均分子量为200-20000的聚乙二醇、数均分子量为4*104-107的聚氧化乙烯、数均分子量为10000-300000的海藻酸钠、数均分子量为8000-100000的聚乙烯吡咯烷酮、数均分子量为1000-10000的羧甲基淀粉、数均分子量为1000-10000的羧甲基纤维素、数均分子量为500-1800万的聚丙烯酰胺、数均分子量为500-200万的聚丙烯酸、数均分子量为10000-200000的壳聚糖和明胶中至少一种。所述添加剂为20种人体蛋白质氨基酸、粘土、水滑石、埃洛石、葡聚糖、蔗糖、淀粉、葡萄糖、乳糖酸、苹果酸、山梨醇、藻酸、脱脂乳、血清、抗坏血酸、半胱氨酸、羧氨、氨基脲、海藻糖和甘油中至少一种。本专利技术的优点：本专利技术的装置为可为电纺丝过程提供无菌化环境，规避外源微生物的污染，为实现微生物的保存提供了适宜的无菌环境，本专利技术的装置简单、便捷，成本较低，且可有效规避外界微生物的污染。本专利技术的方法制备的用于微生物保存的高分子纳米纤维可实现对纳米纤维直径的调控，通过调控纤维直径实现对微生物的有效负载。利用电纺丝过程水分瞬间挥发为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于微生物保存的高分子纳米纤维制备装置，包括箱体(9)，所述箱体设置有门(11)，其特征是，箱体内设置有接收基底(5)，在接收基底的上方设置有连接有喷嘴(3)的喷丝管(1)，喷嘴(3)通过导线与高压发生器(6)的正极或负级连接，接收基底(5)通过导线与高压发生器(6)的负级或正极连接，移动装置(12)与喷丝管(1)连接，高压发生器的负极接地，喷丝管的上端通过导线与注射泵(8)连接，计算机分别与注射泵(8)、高压发生器(6)和移动装置(12)电连接，箱体内设置有紫外灭菌灯(10)。

【技术特征摘要】
1.一种用于微生物保存的高分子纳米纤维制备装置，包括箱体(9)，所述箱体设置有门(11)，其特征是，箱体内设置有接收基底(5)，在接收基底的上方设置有连接有喷嘴(3)的喷丝管(1)，喷嘴(3)通过导线与高压发生器(6)的正极或负级连接，接收基底(5)通过导线与高压发生器(6)的负级或正极连接，移动装置(12)与喷丝管(1)连接，高压发生器的负极接地，喷丝管的上端通过导线与注射泵(8)连接，计算机分别与注射泵(8)、高压发生器(6)和移动装置(12)电连接，箱体内设置有紫外灭菌灯(10)。2.根据权利要求1所述的一种用于微生物保存的高分子纳米纤维制备装置，其特征是所述基底为包裹铝箔的玻璃片、包裹铝箔的硅片、铁板、铜板、锡板、金板、银板、铬板或锰板。3.根据权利要求1所述的一种用于微生物保存的高分子纳米纤维制备装置，其特征是所述喷嘴为一根磨平的注射器针头或商用同轴或三轴的纺丝针头。4.根据权利要求1所述的一种用于微生物保存的高分子纳米纤维制备装置，其特征是所述箱体的材料为透明或半透明的塑料、透明或半透明的玻璃。5.根据权利要求1或4所述的装置，其特征是所述箱体的形状为立方体、圆柱体或不规则体。6.一种用于微生物保存的高分子纳米纤维制备方法，包括以下步骤：1)将微生物母液接种于培养液中，培养至对数中后期或稳定期，得到微生物原液，置于4℃保存；2)按质量比为5-100：1的比例，将水溶性高分子聚合物和添加剂溶解于所述培养液中，使水溶性高分子聚合物的浓度为3％-50％，搅拌1-24h，配制成分散均匀的高分子溶液；3)将所述高分子溶液、喷嘴、高纯水...

【专利技术属性】
技术研发人员：仰大勇，韩金鹏，梁辰宇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12